正在苦恼万分时，他认识了迈特纳。迈特纳在维也纳大学研究过放射性物理，还发表过两篇有关放射性的论文，哈恩也读过她的这两篇文章。他们一见面就成了知音、好友，还颇有点相见恨晚的意思。哈恩在柏林终于找到了科学研究上的知音，可以自由自在地谈放射性的研究，而迈特纳正迫切地想找-个可以做实验研究的地方，而哈恩立即邀请迈特纳小姐到他的实验室工作。
迈特纳和哈恩很喜欢在一起工作，他们相互关照相互帮助，迈特纳在回忆这段最美好时光的时候说：
放射性和原子物理学当时不可置信地迅速发展着；几乎每个月都会从在这一领域中工作着的那些实验室中的一个，带来一种奇妙的惊人的新结果。当我们的工作进行顺利时，我们就二人合唱，多数是唱勃拉姆斯的曲子；这时我只能哼几句，而哈恩则有一个很好的嗓音……如果他心情特别好，他就会用口哨吹出大段的贝多芬小提琴协奏曲。有时他会故意改变最后一个乐章的旋律，以便当我提出抗议时哈哈大笑。……不论是在个人方面还是在科学方面，我们都和附近的物理系的青年同道们关系很好。他们常常来拜访我们，有时他们会从木工房的窗子里爬进来而不走寻常的路。总之，那时我们都年轻，也很快活，无忧无虑，在政治上也无拘无束。
1934年，意大利的费米用中子轰击92号元素铀的时候，据说得到了93号“超铀元素”。如果这是真的，那可真是了不起的伟大科学发现。迈特纳知道了这件事以后，就极力劝哈恩也加入“超铀元素”的实验研究。哈恩同意了迈特纳的意见，就放下了其他工作，全心全意投入到这一场国际科学研究大竞赛中。
当哈恩和迈特纳正在紧张地进行93号元素研究时，1933年上台成了德国总理的希特勒，正在德国酝酿一场灭绝人性的悲剧。1938年7月，德国并吞了奥地利，迈特纳因为是犹太人所以不能因为合并了奥地利后她就能够成为德国人，于是一夜之间她成了一个没有国籍的犹太人。7月13日，她在朋友的帮助下匆匆逃亡异国他乡，以躲避可怕的杀身之祸。
没有国籍，没有护照，她不知道哪儿能够接纳她，并给她工作的机会。迈特纳在丹麦哥本哈根住了一些时，玻尔研究所的条件很好，但许多流亡科学家在那儿，经费又紧张，迈特纳不忍心与青年人争夺位子。她曾经伤心地说：“你不敢向后看，你也不能向前看。”
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